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鋰電池漿料穩定性的意義與表征

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鋰離子電池的生產制造步驟較為繁瑣,且每壹個工藝步驟都緊密相關,需要考慮整個工藝流程的連續性、穩定性、壹致性和可加工性等等。在整個生產過程中,鋰電池漿料的制備尤為關鍵,曾有日本專家說過:漿料性質的好壞影響到電池成品質量的70%以上!確實,漿料不僅影響電池性能,也是決定電池成本的關鍵指標。
 

正極漿料主要由粘結劑、導電劑、正極材料等組成;負極漿料也類似,主要由增稠劑、粘結劑、碳粉或其它負極材料等組成。正、負極漿料的制備都包括了液體與液體、液體與固體物料、固體與固體顆粒之間的相互混合、溶解、摩擦、分散等壹系列工藝過程,而且在這個過程中都伴隨著溫度、粘度、粒度、粘度等參數的變化。鋰離子電池漿料的混合分散過程可以分為宏觀混合過程和微觀分散過程,這兩個過程始終都會伴隨著鋰離子電池漿料制備的整個過程。


鋰電池漿料的穩定性是漿料性質的重要指標之壹,穩定性好壞代表漿料存放時間長短,這可以為生產提供足夠的連續性保障,不至於得看點出料,輕松簡便。穩定性好壞更影響著塗布效果,穩定性好,由始至zong極片的面密度穩定,為電池容量、內阻等性質打下良好的基礎。穩定性不好,極片塗布過程中好壹會壞壹會,就很難保證極片的參數,造成不合格的產品會增多。咱們先說了漿料穩定性的意義,下面來逐步介紹下漿料穩定性的表征。
 

表征

 

 

 

如何提高漿料的穩定性呢?下面列舉Turbiscan在電池漿料穩定性測量中的應用:

 

 

 

1.利用Turbiscan測量固體粉末的分散度

 

 

 

分散性的定義是壹種固體粒子在液體中被分散後達到zui小粒度或所需粒度的能力。可以通過下面的方程來計算均勻度。

 

 

 

 

 

理論粒徑dtheoritical對應著zui高分散狀態下的粒徑。測量粒徑dmeasured對應著不稀釋狀態下的團粒徑(SMLS原理測定)。當dr接近於0時,分散性較差,當dr為時接近1時分散性較好。

 

 

 

 

 

 

 分散度Dr可以應用於漿料混合前期篩選原材料和分散工藝定制極端,為配置優秀的漿料奠定基礎條件。

 

 

 

 

 

上圖為分散度Dr的應用案例,展示了TiO2粉體在不同機械力分散條件下在水中的分散度。分散度從差至好依次為,攪拌、超聲波水浴、均質、超聲波破碎。

 

 

 

2.利用Turbiscan測量漿料的分散均勻度

 

 

 

 

 均勻度即漿料在空間分布上的壹致性,顆粒團聚嚴重的樣品均勻度通常較差。均勻度的計算公式很簡單,即Turbiscan掃描樣品得到光強度曲線的相對標準偏差。

 

 

 

 

 

 對於均勻性好的樣品而言,相對標準偏差較小,而均勻性差的樣品,相對標準偏差較大。這個參數可以應用於定量不同漿料之間的分散均勻性。

 

 

 

 

 

上圖為均勻度RSD的應用案例,展示了不同配方樣品在相同分散工藝下的均勻度。RSD值越小的樣品均勻度越好。

 

 

 

3.利用Turbiscan測量漿料的物理穩定性

 

 

 

 

 

Turbican基於SMLS(靜態多重光散射)技術,能夠直接測量高濃度樣品的散射光強度,通過對漿料進行持續的掃描,可以定量漿料的失穩現象。

 

 

    上圖為兩個水性正極漿料,在加入HPC前後的背散射光掃描數據,a沒有加入HPC,b加入0.7wt%HPC。從圖中可見,未加入HPC的樣品頂部區域掃描線出現明顯的波動和不重合,這意味著樣品頂部區域的顆粒發生了明顯的聚結。相應的,加入HPC後的樣品的掃描線基本重合,說明顆粒沒有聚結過程。

 

 

 

上圖為這兩個漿料生產的電極表面的SEM掃描照片,可以發現未加入HPC漿料生產出的電極表面粗糙,並且有小裂紋出現。

 

 

 

總結 

 

 

 

 

 為了生產性能you異品質更高的電池,提高電池漿料的穩定性是很重要的,建議從原材料的粒度、比表面積、pH值、混料工藝、原材料配比等方面來進行you化,改善漿料穩定性,同時使用Turbiscan穩定性穩定性分析儀,表征分散度、分散均勻性、穩定性等參數,評價不同階段的穩定性。

 

 

 

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